DE68923078T2

DE68923078T2 - Luftlagerung mit einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks.

Info

Publication number: DE68923078T2
Application number: DE68923078T
Authority: DE
Inventors: Yiao-Tee Hsia
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2009-10-18
Also published as: EP0387444A2; DE68923078D1; HK130995A; JPH02282982A; EP0387444A3; EP0387444B1; ATE123896T1; CA1323421C

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Kopfträger bzw. sog. Gleiter (sliders) für Aufzeichnungsköpfe zur Verwendung bei Speicherplatten.
Bei einem typischen magnetischen oder optischen Plattenspeichersystem ist ein Lese/Einschreibkopf am hinteren Ende eines Kopfträgers bzw. Gleiters montiert, der seinerseits von einer Positionierarm/Aufhängungsanordnung getragen wird und so konfiguriert ist, daß er bei schneller Drehung der Platte in einer (gewissen) Höhe über der Platte "fliegt" bzw. schwebt. Zur Erzielung hoher Speicherdichten muß dieser Gleiter dicht an der Plattenoberfläche in Schwebe gehalten werden. Eine Technik besteht in einem mechanischen Vorbelasten der Positionieranordnung, um den Gleiter zur Platte hin zu drängen. Eine andere vorgeschlagene Möglichkeit besteht darin, die Gleiterunterseite so zu konturieren, daß er einen Unterumgebungs- (oder Negativ-)Druck erzeugt, durch den die Unterseite des Gleiters nahe an die Platte heran nach unten gezogen wird.
Im Schwebezustand (flight) sind Gleiter einer Rollbewegung unterworfen, was die Schräglage des Gleiters relativ zu einer waagerechten Achse des Positionierarms ist. Gleiter neigen auch zu einem Gieren, wobei die nachlaufende Kante bzw. Hinterkante eines Gleiters entweder näher am Plattenzentrum (positives Gieren) liegt oder weiter davon entfernt ist (negatives Gieren) als die vorlaufende Kante oder Vorderkante des Gleiters. Der Gierwinkel wird als Winkel zwischen der Längsachse des Gleiters und der Tangente an der Plattenspur gemessen.
Die US-A-4 553 184 beschreibt einen Magnetkopf-Gleiter mit einer einen hohen Druck erzeugenden unteren Ausnehmung, die eine Strecke für das Passieren von durch eine unterhalb des Kopfes rotierende Magnetplatte erzeugten Druckluftströmen festlegt. Dieser Kopf unterscheidet sich erheblich von der vorliegenden Erfindung, die sich auf einen Kopf mit einer Unter(umgebungs)druck-Ausnehmung bezieht und daher keine große externe Belastung zur Aufrechterhaltung einer niedrigen Schwebehöhe benötigt.
Die EP-A-0 107 411 beschreibt einen schwebenden Kopf- Gleiter mit einem Mechanismus zum Stabilisieren des Kopfes in der Steigungsrichtung (parallel zu den Luftströmen zwischen Kopf und Platte); sie spricht jedoch nicht die Stabilität des Kopfes gegen Rollen (d.h. in der Querrichtung) an.
Die EP-A-0 277 414 beschreibt einen selbstbelastenden Luftlager-Gleiter mit einer unterseitigen Ausnehmung, die neben einem Hinterkanten-Quersteg angeordnete Seitenentlüftungen aufweist.
Die EP-A-0 076 361 beschreibt einen selbstbelastenden Luftlager-Gleiter, welcher den Gegenstand nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 wiedergibt und eine vorlaufende, sich verjüngende (schräge) Sektion an einem Quersteg und eine durch letztere und zwei Seitenstege definierte Ausnehmung, die in Richtung auf die Hinterkante des Gleiters auseinanderlaufen kann bzw. können, aufweist.

Abriß der Erfindung

Mit der Erfindung wird ein Gleiter zum Bewegen eines Wandlers gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt ein Gleiter zum Tragen eines Wandlers nahe der Oberfläche einer Speicherplatte unter variierenden Gierwinkeln, welcher Gleiter einem Rollen entsprechend dem Gierwinkel unterworfen ist, mindestens zwei Stege mit langgestreckten, der Platte zugewandten Flächen, die im wesentlichen längs der vorgesehenen Bewegungsrichtung der Platte orientiert sind, wobei die Stege unter Festlegung einer Ausnehmung miteinander verbunden sind, die Ausnehmung zur Erzeugung eines unter Umgebungsdruck liegenden Drucks, d.h. Unterdrucks, welcher den Gleiter zur Platte hin zu ziehen trachtet, konfiguriert ist und mindestens eine der Stegflächen mindestens ein Detail oder Teil (eine Ausbildung) einer Konfiguration, um der mit dem Gierwinkel zusammenhängenden Rollbewegung entgegenzuwirken, aufweist.
Eine Ausführungsform dieses Gegenstands kann eine oder beliebige Kombination(en) der folgenden Merkmale beinhalten:
Die Stege sind durch eine Auflaufflächen- bzw. Rampensektion verbunden.
Das Teil erstreckt sich über die Breite einer Stegfläche.
Beide Stege weisen jeweils ein (solches) Teil auf.
Diese Teile weisen jeweils eine gleichmäßige Rille oder Nut auf.
Ein betreffendes Teil erstreckt sich (quer) über die Breite jedes jeweiligen Stegs.
Das Teil erstreckt sich über die Breite einer Stegfläche und definiert eine erste und eine zweite Sektion dieses Stegs, wobei die zweite Sektion ein Mehreck mit einer Innenwand, die länger ist als ihre Außenwand, bildet.
Für jeden betreffenden Steg definiert ein jeweiliges Teil (detail) eine erste und eine zweite Sektion jedes Stegs, wobei die zweite Sektion ein Mehreck mit einer Innenwand, die länger ist als ihre Außenwand, bildet.
Die zweite Sektion ist größer als die erste Sektion.
Die erste Sektion ist größer als die zweite Sektion.
Das genannte Teil ist eine Nut mit parallelen Seiten oder Flanken.
Die nachlaufende Kante bzw. Hinterkante des Teils ist unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Gleiters orientiert.
Der Gleiter weist ferner eine zwischen die Schienen an deren einem Ende eingefügte Rampensektion, die ein stromaufseitiges Ende des Gleiters definiert, wobei die anderen Enden der Stege an einem stromabseitigen Ende des Gleiters auslaufen, sowie ein an einem Steg näher am stromaufseitigen Ende des Gleiters als am stromabseitigen Ende desselben angeordnetes Teil auf.
Die Ausnehmung weist parallele Seiten auf.
Der Gleiter umfaßt ferner eine zwischen die Stege eingefügte Rampensektion, wobei sich die Stege mit zunehmender Entfernung von der Rampensektion einander stärker annähern.
Die Stege verlaufen sich verjüngend schräg einwärts.
Die Stege sind parallel und verlaufen sich nicht verjüngend.
Die Stege sind nicht parallel und verlaufen sich nicht verjüngend.
Die Stege weisen unterschiedliche Konfigurationen (Ausgestaltungen) auf, wobei ein Steg länger ist als der andere.
Die Stege weisen unterschiedliche Konfigurationen (Ausgestaltungen) auf, wobei ein Steg breiter ist als der andere.
Das Teil ist winkel- bzw. schrägrillenförmig.
Mindestens ein Steg weist eine Profilflächensektion (foil section) auf, die eine schräg verlaufende Kante festlegt.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Unterumgebungsdruck-Gleiter zum Tragen eines Wandlers nahe der Oberfläche einer Speicherplatte bereitgestellt, umfassend zwei gekoppelte, eine Tasche festlegende Stege, die verlängerte, der Platte zuzuwendende bzw. zugewandte Flächen aufweisen und im wesentlichen längs der vorgesehenen Bewegungsrichtung der Platte orientiert sind, wobei mindestens eine Rille oder Nut in mindestens einen Steg näher am verlaufenden Ende bzw. Vorderende als am nachlaufenden Ende bzw. Hinterende des Stegs eingestochen ist und die Nut unter einem solchen Winkel orientiert (ausgerichtet) ist, daß ihr Vorderende näher an der Innenseite des Stegs und ihr Hinterende näher an der Außenseite des Stegs liegen.
Eine Ausführungsform dieses Gegenstands kann eine oder beliebige Kombination(en) der folgenden Merkmale beinhalten:
Die Stege weisen unterschiedliche Konfigurationen auf, wobei der eine Steg länger ist als der andere.
Die Stege weisen unterschiedliche Konfigurationen auf, wobei der eine Steg breiter ist als der andere.
Die Nut bildet einen Winkel bzw. eine Schrägrille.
Mindestens ein Steg weist eine Profilflächensektion auf, die eine schräg verlaufende Kante festlegt.
Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung wird mit dieser ein Verfahren zum Bestimmen von Druckreduziermerkmalen eines Unterumgebungsdruck-Gleiters zum Tragen eines Wandlers nahe der Oberfläche einer Speicherplatte, wobei der Gleiter zwei Stege mit langgestreckten, der Platte zuzuwendenden bzw. zugewandten Flächen, die im wesentlichen längs der vorgesehenen Bewegungsrichtung der Platte orientiert sind, aufweist, sowie mindestens eines Druckverringerungsmerkmals (pressure mitigating feature) (etwa in Form eines Winkels bzw. einer Schrägrille) und einer Profilfläche (etwa einer schräg verlaufenden Kante), die an mindestens einem der Stege festgelegt ist, geschaffen, umfassend die Schritte der iterativen Auflösung der folgenden Reynoldschen Strömungsgleichung:
(in welcher bedeuten: h = Film- bzw. Schichtdicke; p = Druck; U = Lineargeschwindigkeit der Platte; x = Raumkoordinate in der Länge; y = Raumkoordinate in der Breite; u = Viskosität des Gases; und λ = die mittlere freie Molekülstrecke des Gases) für Flug- bzw. Schwebehöhenleistung, einschließlich Hinterkantenhöhe, Rollwinkel und Steigung zur Ermittlung des Profilöffnungs- bzw. -anstellwinkels und der Länge in herkömmlicher Weise.)
Andere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und den Ansprüchen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Magnetplatten-Speichervorrichtung mit einem Gleiter an einem beispielhaften Arm unter einem Null-Gierwinkel,
Fig. 2 eine Ansicht der Unterseite eines Unterumgebungsdruck-Gleiters nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Gleiters, der über eine Platte in einem positiven Rollzustand schwebt,
Fig. 4 eine graphische Darstellung eines simulierten repräsentativen Rollwinkels als Funktion des Gierwinkels für einen herkömmlichen Unterumgebungsdruck-Gleiter und für einen Gleiter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine Ansicht der Unterseite des unter einem negativen Gierwinkel schwebenden Gleiters nach Fig. 2, durch eine "durchsichtige" Platte blickend gesehen,
Fig. 6 eine Ansicht der Unterseite eines bevorzugten Unterumgebungsdruck-Gleiters gemäß dieser Erfindung,
Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht bzw. eine Hinterkantenansicht, jeweils nicht maßstabsgerecht, des Gleiters nach Fig. 6,
Fig. 9a eine Zuordnung des Druckprofils für einen Innen- oder einen Außensteg zu der Stegkonfiguration bei einem herkömmlichen Gleiter,
Fig. 9b eine Zuordnung des Druckprofils für einen Innen- oder einen Außensteg zu der Stegkonfiguration bei einem erfindungsgemäßen Gleiter,
Fig. 10 den Gleiter nach Fig. 6, parallel zur Luftstromrichtung orientiert,
Fig. 11 einen aufwärts betrachteten Gleiter in drei verschiedenen Orientierungen (Gieren positiv, gleich Null und negativ) relativ zu einer Platte, wobei die Luftlagerfläche des Gleiters durch eine "durchsichtige" Platte hindurch gesehen dargestellt ist,
Fig. 12 eine (dreidimensionale) graphisdhe Darstellung eines simulierten Druckprofils an der Unterseite eines Gleiters gemäß der bevorzugten Ausführungsform bei Null-Gierwinkel und
Fig. 13 bis 15 abgewandelte Konfigurationen des Gleiters nach Fig. 6.
Gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine typische Plattenspeichervorrichtung 10 eine Platte 12 mit einer Oberfläche 14 auf, die von einem inneren Radius 16 zu einem äußeren Radius 18 verläuft und auf welcher zahlreiche Aufzeichnungsspuren 17 festgelegt sind. Ein (nicht dargestellter) Lese/Einschreibkopf ist typischerweise der Oberfläche 14 zugewandt an einem Kopfträger bzw. Gleiter (slider) 20 längs einer Hinterkante 99 angeordnet. Der Gleiter 20 ist an einer Positionierarm/Aufhängungsanordnung 22 montiert. Der Arm 22 ist für seinen Antrieb mit einem Drehstelltrieb 24 verbunden, welcher den Gleiter 20 an jedem beliebigen Punkt längs eines vom inneren Radius 16 zum äußeren Radius 18 verlaufenden Kreisbogens 25 zu positionieren vermag. Die Platte 12 rotiert unter dem Kopf 20 mit hoher Geschwindigkeit in einer (durch einen Pfeil 26 angedeuteten) Richtung. Wenn der Gleiter an einem Punkt 27 etwa in der Mitte längs des Kreisbogens 25 positioniert ist, liegt die Längsachse 29 des Gleiters 20 mit Null-Gierwinkel tangential zur Aufzeichnungsspur 17 in dieser Position. In anderen Stellungen des Arms 22 liegt der Gleiter mit einem Gierwinkel zur Tangente.
Gemäß Fig. 2 weist ein typischer Unterumgebungsdruck- Gleiter 20 zwei der Plattenoberfläche 14 zugewandte Stege 32, 34 und eine Unterumgebungsdruck-Ausnehmung 36 auf. Zwischen der Platte und dem Gleiter an einer vorlaufenden Rampe (oder Auflauffläche) 31 und unter den Stegen 32, 34 strömende Luft erzeugt unter den Stegen einen vergleichsweise hohen Druck, um den Gleiter über die Oberfläche 14 anzuheben. Durch die Aus-nehmung 36 strömende Luft soll dabei einen gegenwirkenden Unterumgebungsdruck erzeugen, um den Gleiter zur Oberfläche 14 hin zu ziehen. Das Gesamtergebnis besteht darin, daß eine kleinere externe Last oder Belastung erforderlich ist, um den Gleiter in einer gegebenen Höhe "fliegen" bzw. schweben zu lassen.
Unter den Stegen 32 und 34 wird eine kleine, vergleichsweise konstante Druckdifferenz (ein Wirkdruck) auch dann erzeugt, wenn sich der Gleiter unter einem Null-Gierwinkel befindet, d.h. an der tangentialen Stelle 27 (Fig. 1), und zwar wegen einer kleinen Differenz in der Lineargeschwindigkeit der Platte an den beiden verschiedenen Stellen unter den beiden Stegen (näher am inneren Radius 16 der Platte 12 gelegene Punkte besitzen eine niedrigere Lineargeschwindigkeit als näher an der Außenkante gelegene Punkte).
Auch ohne ein Gieren läßt mithin diese Druckdifferenz zwischen den Stegen 32 und 34 den Gleiter 20 geringfügig rollen. Gemäß Fig. 3 schwebt der innere Steg 34 näher zum Plattenzentrum hin als der äußere Steg 32, so daß ein "positiver" natürlicher Rollwinkel A festgelegt ist. Die Größe des Rollens könnten z.B. 2,5 u-Radiant (u-rad) betragen, wie am Punkt 35 auf der Kurve 50 in Fig. 4 dargestellt, was dem Null-Gierpunkt 27 in Fig. 1 entspricht. Wenn der Gleiter stets unter einem Null-Gierwinkel (d.h. tangential zur Plattenspur) gehalten werden bzw. bleiben würde, wäre diese Art eines Rollens unabhängig von der Position des Gleiters 20 längs des Kreisbogens 25 vergleichsweise gleichmäßig, und es könnte somit etwa mittels Gegengewichten kompensiert werden.
Bei der Konfiguration (Ausgestaltung) nach Fig. 1 ändert sich jedoch der Gierwinkel des Gleiters 20 bei bei dessen Bewegung bzw. Verschiebung längs des Kreisbogens 25, mit dem Ergebnis eines sich ändernden Rollwinkels. Diese Varianzen in der Rollbewegung werden durch Änderungen im Anströmwinkel θ des Luftstroms am Gleiter verursacht. Wenn sich beispielsweise gemäß Fig. 5 der (durch eine "durchsichtige" Platte 12 gesehene) Gleiter 20 unter einem negativen Gierwinkel von z.B. -10º (entsprechend z.B. dem Punkt 42 auf dem Kreisbogen 25 gemäß Fig. 1) befindet, strömt Luft die Stege des Gleiters 20 (wie durch Luftstromlinien 4 angedeutet) unter einem Winkel von -10º (θ) relativ zur Längsachse 29 des Gleiters 20 an, wodurch eine zusätzliche Rollkomponente (etwa +7 1/2 Mikroradiant (+7,5 u-rad) hervorgerufen wird, die mit den Eigen-Rolleffekt (Winkel A; etwa +2 1/2 Mikroradiant (+2,5 u- rad)) des Gleiters zu kombinieren ist. Diese zusätzliche Rollkomponente variiert nichtlinear mit dem Gierwinkel nach einer Kurve, wie der Kurve 50, und kann daher nicht einfach mittels Gegengewicht(en) oder Gewichtsausgleichs kompensiert werden.
Wie sich aus der Kurve 50 nach Fig. 4 ergibt, resultiert negatives Gieren in einer positiven winkelmäßigen Rollkomponente, die sich zur tatsächlien Rollbewegung hinzuaddiert (Winkel A), während positives Gieren in einer relativen negativen Rollkomponente resultiert, die der tatsächlichen Rollbewegung (Winkel A) entgegenwirkt. Dennoch haben wir festgestellt, daß es möglich ist, einen Schieber so auszugestalten, daß die auf den Gierwinkel bezogene zusätzliche Rollkomponente neutralisiert oder abgeschwächt wird, wie dies nachstehend im einzelnen beschrieben werden wird.
Ein in den Fig. 6 bis 8 dargestellter rechteckiger Gleiter (bzw. Kopfträger) 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Vorderkante 104, eine Hinterkante 106 sowie zwei Seitenkanten 108, 110. Von der Vorderkante 104 aus verläuft eine (in Fig. 7 nicht maßstabsgerecht eingezeichnete) Auflauffläche oder Rampe 120 unter einem Winkel von z.B. 50 Minuten (50'). Ein(e) unmittelbar stromab der Rampe 120 angeordnete(r) Quersteg oder Brücke 122 verbindet zwei Seitenstege 124, 126, deren Innenkanten 130, 132 parallel (zueinander) verlaufen, wobei sie am Verbindungspunkt mit der Brücke 122 beginnen und sich zu rückseitigen Knickpunkten 136 fortsetzen. Von den Knickpunkten 136 zu zwei weiteren Knickpunkten 140 legen die Innenkanten 130, 132 jeweils Profilflächen (foils) 195, 196 fest, die unter einem Winkel von z.B. etwa 15º (in Fig. 6 nicht maßstabsgerecht eingezeichnet) schräg einwärts aufeinander zu verlaufen. Von den Knickpunkten 140 aus verlaufen die Profilflächen 195, 196 parallel zueinander bis zur Hinterkante 106.
Die Innenkanten 130, 132 (einschließlich der Profilflächen 195, 196) umschließen zusammen mit der Brücke 122 eine Unter(umgebungs)druck-Ausnehmung 128, die vorzugsweise eine Tiefe von 200 - 1000 Mikroinch (5 - 25 um) aufweist und längs der Hinterkante offen ist. Abhängig von der Konstruktion für einen gegebenen Antrieb (bzw. ein Laufwerk) liegt der Auflauf- oder Rampenwinkel typischerweise im Bereich von 1º oder darunter, während der Schrägungswinkel in einem beliebigen Bereich liegen kann.
Der Gleiter 100 weist zwei Winkel bzw. Schrägrillen 150, 152 auf, welche die Stege 124, 126 durchschneiden und die Ausnehmung 128 mit der Außenseite des Gleiters 100 verbinden. Die Winkel bzw. Schrägrillen 150, 152 liegen zwischen der Innenkante 134 der Brücke 122 und den Knickpunkten 136 und erstrecken sich unter einem Winkel von zwei Punkten 154 längs der Innenkanten 130, 132 zu Punkten 156 längs Seiten(kanten) 108, 110 rückwärts. Vorzugsweise besitzen die Schrägrillen 150, 152 die gleiche Tiefe wie die Ausnehmung 128. In Abhängigkeit von Konstruktionserwägungen können die Schrägungswinkel und Tiefen dieser Schrägrillen unterschiedliche Größen besitzen.
In Fig. 9a ist der Druckgradient unter einem herkömmlichen Steg 72 (längs der Linie A-A) dargestellt, wobei gestrichelte Linien 184, 185, 186 örtliche Minima und Maxima der Druckradientkurve 180 bei der Konfiguration des Stegs 72 angeben.
In Fig. 9b ist bei der praktischen Realisierung der Erfindung der zu erwartende Druckgradient unter dem Steg 126 (längs der Linie B-B) angenähert dargestellt, wobei gestrichelte Linien 187, 188 und 189 für örtliche Minima und Maxima der Druckgradientkurve 190 bei der Konfiguration des Stegs 126 stehen. Fig. 9b belegt unsere Annahme, daß im Vergleich zur herkömmlichen Konfiguration nach Fig. 9a ein völlig anderer (Druck-)Gradientaufbau vorliegt. Genauer gesagt die Kurve 190 erreicht einen Scheitel etwa am Anfang der Ausnehmung 128 (Punkt X) und fällt an der Schrägrille 152 auf etwa Atmosphären(druck)pegel oder darunter ab. Danach erreicht der Druckgradient am Punkt Y nahe der Hinterkante des Gleiters 100 wieder einen Scheitel.
Wenn bei jeder der Konfigurationen nach Fig. 9a oder Fig. 9b der Gleiter 20 (Fig. 5) oder 100 (Fig. 10) auf negatives Gieren übergeht, dreht eine betreffende Profilfläche 96 bzw. 196 in den Luftstrom ein. Aufgrund der erfindungsgemäßen Schrägrillenkonfiguration ergibt sich jedoch ein wesentlich unterschiedliches Rollverhalten. Dies ist deshalb der Fall, weil verschiedene Faktoren die Tendenz eines Gierzustands, einen Rollzustand zu induzieren, beeinflussen. Diese Faktoren umfassen u.a. (a) den Druckgradienten unter dem Gleiter (etwa unter den Stegen) relativ zur Querschiebeoder -gleitkomponente aufgrund des Gierens und (b) die effektive örtliche Keilform (wedge) einer etwaigen, durch den Gleiter gebildeten Schrägkante. Die Schrägrille beeinflußt somit den Gradienten, und die (Verlaufs-)Schrägung bringt eine Schrägkante hervor, was zu vorteilhaften Ergebnissen führt.
Da die Kraft dem Produkt aus Druck und Fläche unmittelbar proportional ist, läßt sich die inkrementelle oder differentielle Zunahme (A) im Druck, bezogen auf die Sektion 126b (für eine Ausführungsform der Erfindung mit negativem Gieren), im Vergleich zu der auf eine äquivalente Sektion 34b bezogenen (nach der gestrichelten Linie 185 beim Stand der Technik gemäß Fig. 9a) auf unten angegebene Weise ausdrücken:
Der gleiche Vergleich, bezogen auf positives Gieren, ist folgender:
Wenn somit bei der praktischen Realisierung der Erfindung der Gleiter 100 einem negativen Gieren unterliegt, beaufschlagt der Luftstrom 101 den effektiven Keil der Profilfläche 196 der Sektion 126b (entweder ausschließlich an der (Verlaufs-)Schrägung 196a oder in Verbindung mit der Verlängerung 196b) nach bzw. hinter der Schrägrille 152 des Stegs 126, woraufhin ein inkrementeller Druckanstieg erzeugt wird (wie durch den steilen Anstieg der Kurve 190 vom Tiefpunkt 191 aus angedeutet). Dieser Druckanstieg ist hier größer als der an der Sektion 124b erzeugte, und zwar wegen des negativen Gierens des Gleiters, so daß der Steg 126 veranlaßt wird, höher zu schweben als der Steg 124. Es wird angenommen, daß die Profilfläche 196 im Zusammenwirken mit der Schrägrille 152 dieses vorteilhafte Ergebnis herbeiführt. In einer anderen Ausführungsform kann die (Verlaufs-)Profilfläche 196 überhaupt keine (Verlaufs-)Schrägung aufweisen und dennoch eine in den Luftstrom gedrehte Schrägkante des negativ gierenden Gleiters bilden, die - wie wir festgestellt haben - im Zusammenwirken mit der Schrägrille 152 das günstige Ergebnis liefert.
Die Fig. 10 und 11 zeigen gemeinsam den Gleiter 100 in den positiven, Null betragenden und negativen Gierzuständen; hieraus ist ersichtlich, daß bei einem Gieren des Gleiters 100 nicht nur die Profilfläche 195 oder 196 gegen den Luftstrom angestellt ist, sondern auch die nunmehr vorlaufende Außenkante 108 oder 110 als Schrägkante vorliegt. Es ist möglich, daß die resultierende Wechselwirkung des Luftstroms an sowohl innerer Profilfläche 195 oder 196 als auch äußerer Profilfläche 108 oder 110 (oder möglicherweise an den Profilflächen 108b oder 110b hinter den Schrägrillen) zum erfindungsgemäß erzielten Ergebnis beiträgt.
Wie sich aus der Kurve 51 von Fig. 4 ergibt, wird bei der praktischen Realisierung der Erfindung dem Gleiter bei einem Gieren zwischen etwa Null und etwa -10º nur eine zusätzliche Rollkomponente von etwa Null bis möglicherweise 0,5 Mikroradiant (u-rad) (im Vergleich zu einer sehr deutlichen Rollkomponente gemäß der Kurve 50) erteilt. Über dieses Gieren von -10º hinaus wird dem Gleiter eine negative Rollkomponente erteilt.
Ersichtlicherweise dreht im negativen Gierzustand die Profilfläche 195 im wesentlichen aus dem Luftstrom 101 heraus, obgleich die äußere Profilfläche 108 (oder 108b) am Steg 124 in den Luftstrom 101 gerichtet ist. Es wird angenommen, daß die Querschnittsfläche der in den Luftstrom 101 gedrehten Profilfläche 196 größer sein soll als die durch die Profilfläche 108b gebotene, so daß sich dabei der gewünschte bzw. vorgesehene (Druck-)Gradient am Steg 126 ergibt (vgl. Fig. 11).
Im positiven Gierzustand gelten die erfindungsgemäßen Merkmale gleichermaßen für die Schrägrille 150, die Profilfläche 195, den Steg 124 und die Außenwand-Profilfläche 110b, wobei sie in einer das Rollen reduzierenden Kompensation resultieren. Aus einem Vergleich der Kurven 50 und 51 ergibt sich somit, daß erfindungsgemäß eine positive Rollkomponente erzeugt wird, welche die relative negative Rollbewegung des positiv gierenden Gleiters bis zu zumindest etwa 10º des Gierens im dargestellten Fall aufhebt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Gierwinkel von 10º keine Einschränkung der Erfindung darstellt.
Es ist mithin ersichtlich, daß bei einem nicht Null betragenden Gierwinkel die Schrägrillen 150, 152 sowie die Profilflächen 195, 196, 108b, 110b nicht symmetrisch in bezug auf den Luftstrom 101 orientiert bzw. ausgerichtet sind. Diese mangelnde Symmetrie beeinflußt den Luftstrom unter den Stegen 124, 126 und in der Ausnehmung 128, was zu einer Reduzierung des das Rollen induzierenden Druckdifferentials unter dem Schieber führt, das anderenfalls bei einer herkömmlichen Vorrichtung (vgl. Kurve 50 in Fig. 4) mit einem Rollen bei nicht Null betragendem Gierwinkel verbunden wäre. Die Änderung des Rollwinkels als Funktion des Gierwinkels (wie sie typischerweise bei herkömmlichen Unter (umgebungs)druck- Gleitern auftritt) kann somit bei der praktischen Realisierung der Erfindung, wie durch die Kurve 51 in Fig. 4 gezeigt, erheblich reduziert oder (sogar) ausgeschaltet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung wurde dabei zwischen Gierwinkein von ungefähr ±10º eine angenäherte Gleichmäßigkeit des Rollwinkels gemessen; eine größere Gleichmäßigkeit oder auch Gleichförmigkeit war auch über einen Winkel von ±10º hinaus festzustellen, wie sich dies aus einem Vergleich von Kurve 51 mit Kurve 50 ergibt.
Die herabgesetzte Empfindlichkeit des Gleiters 100 für den Gierwinkel in bezug auf den Rollwinkel beseitigt das Rollen als Hauptschwierigkeit bei der Realisierung von Unter(umgebungs)druck-Gleitern in Plattenlaufwerken. Durch Verwendung von Schrägrillen wird dieses Ergebnis ohne Beeinflussung anderer Charakteristika bzw. Eigenschaften von Unter(umgebungs)druck-Gleitern, z.B. niedrigere Schwebehöhe bei geringer externer Belastung, höhere Luftlagersteifheit und bessere Dämpfung, erzielt.
Fig. 12 ist eine (dreidimensionale) graphische Darstellung eines simulierten Druckprofils an der Unterseite eines Gleiters gemäß der bevorzugten Ausführungsform bei Null betragendem Gierwinkel.
Andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 13 bis 15 dargestellt, bei denen Stege 124, 126 nach innen verjüngend verlaufende (Fig. 13), vollständig parallele und nicht verjüngend verlaufende (Fig. 14) bzw. nicht parallele und nicht verjüngend verlaufende (Fig. 15) Formen aufweisen. Zusätzlich kann erfindungsgemäß in mindestens einem Steg 124 oder 126 mindestens eine Schrägrille 150, 152 an einer beliebigen geeigneten Stelle vorgesehen sein.
Obgleich vorstehend Schrägrillenkonfigurationen beschrieben sind, sind erfindungsgemäß gleichermaßen andere Druckbeeinflussungskonfigurationen denkbar, einschließlich Einsätze, Nuten, Schlitze, Ausformungen, (Einsatz-)Teile, Einschnitte, (sonstige) Merkmale, Durchgänge, Sperren und dgl.
Bei der praktischen Realisierung der Erfindung hängt die optimale Konfiguration eines Gleiters vom vorgesehenen Einsatzzweck ab, z.B. für einen gegebenen Arm, eine gegebene Platte, einen gegebenen Gleiter bzw. Kopfträger (slider), eine gegebene Radius- oder Gierbeziehung sowie eine gegebene Geschwindigkeit. Die Bestimmung der optimalen Profilflächen- Schrägungswinkellänge läßt sich somit modellmäßig durch Auflösen der folgenden modifizierten Reynoldschen Gleichung durchführen:
In obiger Gleichung bedeuten: h = Film- bzw. Schichtdicke; p = Druck; U = Lineargeschwindigkeit der Platte; x = Raumkoordinate in der Länge; y = Raumkoordinate in der Breite; u = Viskosität des Gases; und λ = die mittlere freie Molekülstrecke des Gases für Flug- bzw. Schwebehöhenleistung, einschließlich Hinterkantenhöhe, Rollwinkel und Steigung. Dies stellt ein Iterationsverfahren dar.

Claims

1. Gleiter (100) zum Bewegen eines Wandlers über die Oberfläche einer Speicherplatte, während der Wandler in dichter Nähe zur Plattenoberfläche gehalten wird, wobei der Gleiter umfaßt: zwei von einem Stromaufbereich des Gleiters zu einem Stromabbereich desselben verlaufende, langgestreckte Stege (124, 126), von denen jeder Steg eine der Platte zuzuwendende Fläche aufweist und so konfiguriert ist, daß bei einem Luftstrom zwischen dem Gleiter und der Plattenoberfläche unter zumindest dem Stromaufbereich des Stegs ein vergleichsweise hoher Druck erzeugt wird, um den Gleiter sich über die Plattenoberfläche anheben zu lassen, (und) eine die beiden Stege unter Bildung einer Ausnehmung (128) dazwischen verbindene Brücke (122), welche Ausnehmung einen Unterumgebungsdruck entwickelt, der bestrebt ist, den Gleiter zur Plattenoberfläche hin zu ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Stege (124, 126) einen zwischen dem Stromaufbereich und dem Stromabbereich angeordneten Bereich aufweist, der so konfiguriert bzw. ausgestaltet ist, daß der vergleichsweise hohe Druck gemildert oder abgeschwächt und unter dem Zwischenbereich ein vergleichsweise niedriger Druck induziert wird, der Zwischenbereich eine Rille oder Nut (150, 152) aufweist, die positioniert ist, um Luft zwischen der Ausnehmung und einem Bereich außerhalb der Ausnehmung strömen zu lassen, der mindestens eine Steg eine stromab des Zwischenbereichs gelegene, der Platte zuzuwendende Fläche aufweist, um den unter dem Stromaufbereich entwickelten, vergleichsweise hohen Druck sich unter dem Stromabbereich praktisch erneut entwickeln zu lassen, (und) die Nut in dem mindestens einen Steg so orientiert bzw. ausgerichtet und positioniert ist, daß die beiden Stege für von Null verschiedene Gierwinkel-Luftstromrichtungen zueinander asymmetrisch konfiguriert sind, wobei bei der Bewegung des Gleiters über die Plattenoberfläche der Abstand zwischen der Fläche des mindestens einen Stegs und der Plattenoberfläche praktisch gleich dem Abstand zwischen der Fläche des anderen Stegs und der Plattenoberfläche gehalten wird.

2. Gleiter (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine mit dem Stromaufbereich der Brücke (122) verbundene Auflaufflächen- oder Rampensektion (120).

3. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei jeder der Stege den Zwischenbereich umfaßt.

4. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei die Nut (150, 152) sich quer über die Fläche des mindestens einen Stegs erstreckt und eine Innenwand des mindestens einen Stegs unter einem positiven spitzen Winkel schneidet.

5. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei die Nut (150, 152) parallele Seiten bzw. Flanken aufweist.

6. Gleiter (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine nahe einem stromaufseitigen Abschnitt der Brücke (122) angeordnete Auflaufflächen- bzw. Rampensektion (120), und wobei die Stege von der Rampensektion so abgehen, daß sich der Raum zwischen den Stegen im Verlauf der Stege von der Rampensektion hinweg verkleinert.

7. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Stege (126, 124) in Richtung auf den anderen Steg schräg verläuft bzw. sich verjüngt.

8. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei die Nut (150, 152) in dem mindestens einen Steg an einer Stelle positioniert ist, die näher zur Brücke als zum Stromabende des mindestens einen Stegs (124, 126) hin gelegen ist.

9. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (128) eine vorbestimmte Tief in bezug auf die Flächen der Stege (124, 126) aufweist und die Nut (150, 152) in dem mindestens einen Steg eine Tiefe besitzt, welche der vorbestimmten Tiefe praktisch gleich ist.

10. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei sich die Nut (150, 152) (quer) über die Fläche des Stegs (124, 126) erstreckt.

11. Gleiter (100) nach Anspruch 1, wobei der andere Steg (124, 126) eine zwischen dem Stromaufbereich und dem Stromabbereich angeordnete Nut (150, 152) aufweist, welche Luft zwischen der Ausnehmung und einem Bereich außerhalb der Ausnehmung strömen läßt, und die Nut im anderen Steg in bezug auf die Null-Gierwinkel-Luftstromrichtung zur Nut in dem mindestens einen Steg symmetrisch orientiert und positioniert ist.